JP2011151239A - Ｌｅｄ用リードフレーム及びｌｅｄモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＬＥＤを高密度に搭載するのに好適なリードフレームであって、リードフレーム相互を樹脂が強固に密着できるような構造のリードフレームを提供するする。
【解決手段】複数のリード用アイランドと、各リード用アイランドに対応したＬＥＤチップ搭載用のパッド部とリード用アイランドとが一体となった複数の共通アイランドとを有し、各リード用アイランドと、対応しない隣接する共通アイランドとを連結するタイバーとを備え、リード用アイランドもしく共通アイランドの少なくとも一方が吊りバーによりサポートフレームに連結していることを特徴とするＬＥＤ用リードフレームである。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数個の発光ダイオードを面状に搭載するためのリードフレームの構造及びそれを用いたＬＥＤモジュールの製造方法に関する。

一般的に、ウエハープロセスで製造される半導体集積回路（ＬＳＩ、ＩＣ）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の電子素子は、厚みが１ｍｍ以下で大きさも１ｃｍ^２程度以下と小さく、また電力を供給して電気信号を入出力するための微細な端子を備え、端子数は数十から数千に至る場合もある。

したがって、これらの電子素子は、電子素子に形成された端子と同じピッチの端子を一方の面に有し、簡単で強固に外部装置に接続できる程度にまで拡大されたピッチの端子を他方の面に備える特別な基板に搭載して使用に供される。外部との電気接続は、この特別の基板の他方の面に形成された拡大されたピッチを有する端子を介してなされる。

ここで本発明の係わる電子素子としてのＬＥＤやＳｉダイオードについては、電力を印加するだけの、端子を２個有する２端子型の電子素子であり、端子数が数百にも及ぶＬＳＩやＩＣに較べると端子数は少なく、当該電子素子（ＬＥＤやＳｉダイオード）を搭載する基板のサイズの問題を度外視すれば微細配線形成に伴う困難はほとんどない。

したがって、２端子のＬＥＤを搭載する特別な基板としては、ＬＳＩやＩＣ用に開発されたセラミック基板、プリント基板、リードフレーム等をほとんどそのままの形で利用することができる。

セラミック基板は、電気特性は良好であり、熱膨張率が低く、信頼性も優秀であるが、価格が高いという欠点がある。また、セラミックは、熱伝導性が樹脂よりは勝るが金属よりは劣るので、ＬＥＤに生じた熱を放散するために、一定の厚みの金属からなる放熱板をＬＥＤに接する形で具える必要があるため、薄く、軽くすることが難しいという問題もある。ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして使用する場合には、薄く、望ましくは軽くすることは特に重要な因子である。

また、２端子のＬＥＤを搭載する電子素子搭載用の基板として、プリント基板を用いた場合は、プリント基板の基材であるエポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂が、セラミックや金属に較べると熱抵抗が高いという問題があり、それを解消するため、基板の内層にＣｕ（銅）、あるいはＡｌ（アルミ）等の金属板を挿入したプリント基板を採用せざるを得ない。また、ＬＥＤから発せられた光を光源として効率よく利用するため、ＬＥＤから発せられた光を反射させ、その反射光を利用することも有るが、高光反射率を確保するために、ＬＥＤの背部の基板表面に光反射性のセラミックインクを塗布する工程を必要とし、いずれの処理も高価格化を伴うものである。

これに対し、電子素子搭載用に用いられるリードフレームは、多端子の電子素子の搭載には向かないが、板状の鉄−ニッケル等の合金薄板、銅−ニッケル−錫等の合金薄板からなるリードフレーム用金属材料を、塩化第二鉄等のエッチャントを用いてフォトエッチング加工するか、金型による打ち抜き加工にて製造することが可能なため極めて廉価に得ることが出来る。

一個のＬＥＤチップを搭載するためのリードフレームとしては、計３個のアイランドを
備えたものが知られている。かかるリードフレームは、ＬＥＤチップが搭載される主表面としてのパッド部（アイランド部）と、該ＬＥＤチップと電気的接続をとるための、相互に電気的に絶縁され、かつ、パッド部（アイランド部）とも電気的に絶縁された二つのリード用アイランドとの計３個のアイランドを備えるものである。また、一個のＬＥＤチップを搭載するためのリードフレームとして、計２個のアイランドを備えたものも知られている。すなわち、パッド部と前記２つのリード用アイランドのうちの一方のリード用アイランドとを共通にした１つの共通アイランドと、１つのリード用アイランドとの計２個のアイランドを備えるものである。

図４は、２個のアイランドを有するリードフレームを使用したＬＥＤモジュール40の一例の断面視の図である。リードフレームのＬＥＤチップを搭載するパッド部41aは、その主表面側にＬＥＤ44が搭載され、その裏面は空気中に露出されておりＬＥＤ44から発生するジュール熱を放散させる。図示はしないが裏面には、放熱効率を高めるための放熱板が装着されることもある。ＬＥＤ44は、銀ペースト、半田などの導電性材料47を介してＬＥＤチップ搭載部と一体となった一方の電極であるパッド部41aに接続し、他方の電極となるリード用アイランド41bとは金属ワイヤー45で電気的に接続させている。
また、ＬＥＤ44を囲むように内側が順傾斜する樹脂からなる土手43が形成され、該土手内部はＬＥＤ44と金属ワイヤー45を覆うように封止用樹脂層46が埋設されている。土手43の内側には金属膜などからなる反射膜48が形成されることもある。二つのアイランド41a,41bは、短絡しないようにスリット42により完全に分離されており、スリット42には充填用絶縁樹脂49が充填されている。

リードフレームは、図４から容易に理解できるように、金属部分だけに着目すれば互いに絶縁された複数の板状の金属片からなるアイランド41a,41bで構成されている。

したがって、リードフレームを製造するにあたり、手法的には、先ずアイランドとなる板状金属片11が一定の配置をとって、素材となる金属板からバラケないように、吊りバー12を介してサポートフレーム13にアイランド14を固定したリードフレーム基材10を形成する必要がある（図1（ａ）、（ｂ）を参照）。次いで、相互の電気的導通を絶つために吊りバー12を最終的に切断する必要があるが、切断に先立ち、金属片11が、不要なサポートフレーム13から切り離されても分離しないように、アイランドとサポートフレーム13とが形成された部位以外の開口部19を樹脂で埋設して固定する。次に、ＬＥＤチップ16をリードフレーム基材の所定位置に固定して配線加工と封止加工を施す。しかる後、吊りバー部分12を断裁してサポートフレーム13から切り離して個々のＬＥＤモジュールに相当する物を得、さらに保護ケース等に収容するケーシング加工を行って最終的に複数個のＬＥＤモジュールを得る。この一連の加工処理は、個片にされるまでは、枚葉の金属基板あるいは長尺の金属板に多面付けすることで同時になされる。

1個のＬＥＤチップを搭載するリードフレーム基材を、金属板から多面取りするための多連リードフレームのフレームパターンについては特許文献１に記載がある。これによれば、1個のＬＥＤチップに割り当てられているアイランドの数は、図４に示すように２つである。すなわち、１つのリード用アイランドと、当該リード用アイランドに対応した１つの共通アイランドとの２つのアイランドからなり、サポートフレームに支持された該アイランドを縦方向と横方向に周期的に並べた構成である。

この他、下記特許文献２〜５には、ＬＥＤ等の電子素子を担持体へ搭載する技術、蓄熱を防止するための放熱技術が記載されている。

特許４２０５１３５号 特開２００３−３４７６００号公報 特開２００４−１７２１６０号公報 特開２００７−２２０９２５号公報 特開２００３−８０７１号公報

ＬＥＤチップは単体で使用されることは無論のこと、発光量（発光密度）を増やしたり、発光色の調整のために複数のＬＥＤチップを平面的に近接して並べて使用する場合がある。特に、液晶表示装置用のバックライトとしては、光強度が強くなるように複数個のＬＥＤチップを面状に並べて備えた、軽くて薄い光源が特に求められている。

ＬＥＤチップを複数個密集させる場合には、通常は図４に示したような個別に樹脂充填と封止加工がされたＬＥＤモジュールもしくはさらにケーシング加工を施した１個のＬＥＤモジュールを縦横に複数個並べて一体化するのがほとんどである。この場合の問題は、発光に資するＬＥＤチップの個数がモジュールの占有面積に対して少なく、嵩張るが発光密度が低いということである。また、厚みも厚く、軽量化が難しいという問題がある。

さらに、ＬＥＤチップを担持するリードフレームが、発光体としての形態を保持するために、アイランド以外の開口部分を充填用樹脂で埋設するが、樹脂と金属の接触面積が少なく密着力が低くなり、剥離が起きたり長期信頼性に劣るという問題がある。あるいはそもそも樹脂の充填自体ががうまくいかないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、複数のＬＥＤチップを搭載するのに好適な断裁単位としてのリードフレーム基材の構造を提供することである。より具体的には、単位面積あたりのＬＥＤチップの搭載数が多く、リードフレーム基材を構成するアイランド金属片と充填用樹脂がより強固に接着できるように複数個のＬＥＤチップを面状に配置可能な構造のリードフレーム基材を提供するとともに、該リードフレーム基材に複数のＬＥＤチップを実装するためのＬＥＤモジュールの製造方法を提供することを目的とした。

上記課題を達成するための、請求項１に係る発明は、吊りバーによりサポートフレームに連結し、互いに独立した、ＬＥＤチップ搭載用のパッド部とリード用アイランドとが一体となった複数の共通アイランドを備えることを特徴とするＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、複数のリード用アイランドと、各リード用アイランドに対応したＬＥＤチップ搭載用のパッド部とリード用アイランドとが一体となった複数の共通アイランドとを有し、各リード用アイランドと、対応しない隣接する共通アイランドとを連結するタイバーとを備え、リード用アイランドもしく共通アイランドの少なくとも一方が吊りバーによりサポートフレームに連結していることを特徴とするＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

従来はＬＥＤ１個に対し２つのアイランドが割り当てられていたが、複数個のＬＥＤを直列に接続することを目的とする上記の発明によれば実質的に１つである。
電流は、アイランド１→前記アイランド１に搭載したＬＥＤ１→金属ワイヤー→アイランド2→前記アイランド2に搭載したＬＥＤ2→金属ワイヤー・・のように流れるからである。
さらに、請求項２によれば離間したアイランドがタイバーで互いに結び付けられているので、樹脂固定時においても形態の安定性が高まる。

本発明の請求項３に係る発明は、前記タイバーの厚みが前記アイランドの厚みより薄いことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本構成は、フレームの厚みを同じに設定せず、一部の厚みを薄くするものである。該部分を設置することで樹脂の面内流動性が増大するとともに、樹脂と金属との接触面積を増やすものである。

本発明の請求項４に係る発明は、金属薄板の表裏からのエッチングにより前記アイランドが形成され、ハーフエッチングにより前記タイバーが形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記ＬＥＤリードフレームが多面付けされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項にＬＥＤ用リードフレームとしたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＬＥＤ用リードフレームを用いた、複数のＬＥＤを搭載するＬＥＤモジュールの製造方法であって、少なくとも、
１．ＬＥＤ用リードフレームの開口部分を、リードフレームと樹脂が面一となるように第一の樹脂で埋設し、樹脂／リードフレーム一体型構造体とする工程、
２．タイバーにより接続する複数のアイランドの一つのアイランドと該アイランドに隣接する別のタイバーにより接続する複数のアイランドの一つのアイランドとを、ＬＥＤを介在させて金属ワイヤーあるいは半田により電気的に接続し、ＬＥＤをアイランドに搭載する工程、
３．同じモジュールに属する全てのＬＥＤを内側に含むように第一の樹脂によりリフレクターを形成する工程、
４．前記ＬＥＤと電気接続部分を第二の樹脂でモールドする工程、
５．吊りバー部分を断裁して複数のＬＥＤを備える個々のＬＥＤモジュールとする工程、
とを有することを特徴とするＬＥＤモジュールの製造方法としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、前記第一の樹脂が高光反射性樹脂であることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤモジュールの製造方法としたものである。

本発明によれば、光の前方への取り出し効率が増大する。

本発明の請求項８に係る発明は、前記第一の樹脂がセラミック微粒子を含有することを特徴とする請求項６から請求項７のいずれか１項に記載のＬＥＤモジュールの製造方法としたものである。

本発明によれば樹脂部の反射率が向上し光の前方への取り出し効率が向上する。また、熱伝導性も高まる。

本発明のリードフレームを用いれば、同一のリードフレーム上に複数個のＬＥＤチップを面状に配置することが可能になる。そのため、断裁単位としてのリードフレーム上に、ＬＥＤチップを直列接続で複数個搭載することを目的とする上記のフレームパターンは、
1個のＬＥＤチップをケーシングして直列接続する場合に比べ、電極として必要な金属アイランドの数が半減される。その結果、ＬＥＤチップを高密度で実装するか、放熱用に空気中に露出する金属フレーム部分の面積を大きくするかのいずれかの選択が可能になる。あるいは、両者を一定程度所望の割合で並立させることが可能となる。また、ＬＥＤ以外の２端子素子である制御用のＳｉダイオードも同一リードフレーム上であって、かつ、同一面上に搭載することができる。そのため、本発明のリードフレームにＬＥＤチップを搭載し面状の光源とすれば、面状の光源を必要とする液晶表示装置用のバックライトとして用いることが可能となる。

さらに、ＬＥＤチップや金属ワイヤーを保護するための封止用樹脂を堰き止めるために必要な領域であって、リードフレーム上で確保する必要がある領域等も、共通化するすることで一部省略できるので、その分コンパクトなリードフレームとなり、仕上がるＬＥＤモジュールもコンパクトになる。当然、面付け数も増やすことができるので低コスト化が図れる。

さらにまた、リードフレームの厚みに変化を持たせ、且つタイバーでアイランドを固定してあるので、開口部を埋設してフレーム／樹脂面を面一に成型する際に、樹脂の流動性が高まり、樹脂厚の均一性とアイランドの上下水平方向の位置が安定する。同時に樹脂／フレーム間の接触面積が増えるので剥離の少ない耐久性のある薄いＬＥＤモジュールを製造できる。加えて、埋設に使う樹脂に反射率の高い樹脂を使用することで光取り出し効率の高いＬＥＤモジュールとすることができる。

なお、本発明のリードフレームは、平面状としても構わないが、リードフレームの使用用途によっては、段差や、湾曲を設けることであっても構わない。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明になるリードフレームのアイランドパターンの基本構成を説明する図及び電気的接続状態を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基本となるアイランドパターンを２個のＬＥＤ搭載用に修正した場合のアイランドパターンの一例を説明する図及び電気的接続状態を説明する図である。 本発明になるＬＥＤモジュールの製造方法を説明する工程図の一部の図である。 1個のＬＥＤを備えるＬＥＤモジュールの構造を説明する模式的な図である。 金型を用いたリードフレームへの樹脂モールドの一例を説明する断面視の図である。 充填樹脂の光反射機能を模式的に説明する図である。

本発明は、金型によって吊りバー部分を断裁することによって得られる打ち抜かれたリードフレームが備えるアイランドとタイバーの配置形状及び断面形状を規定するものであって、特に複数のＬＥＤチップの搭載に好適なアイランドパターンの基本的な性格に関するものである。

以下、本発明を実施の形態を想定して説明するが、「サポートフレーム」、「吊りバー」、を本明細書では下記のように定義する。

図１（ａ）〜（ｄ）は、ＬＥＤ用リードフレーム（以下、リードフレームをＬＦと記す）の第１の実施形態に係る図であるが、本発明の特徴を端的に示すものである。

図1（ｂ）は、４個のＬＥＤチップと２個のＳｉダイオードを搭載するために略4角形の
アイランド11を備えるＬＦ基材10を例示する上面視の図である。図中右側の縦に並んだ２個のアイランド15、15'はＳｉダイオード17を搭載する部分であるが、ＬＦの仕様によっては２個のアイランド15、15'は無くても構わない。ＬＥＤ搭載用のアイランド11は、吊りバー12、12'によってサポートフレーム13に連結されている。一番左のアイランド14は、電極用のアイランドであって、一番右のアイランド15、15'は、Ｓｉダイオード搭載用であるが外部接続用の電極も兼ねている。いずれも吊りバー12によりサポートフレーム13とつながっている。

図1（ｃ）は、図１（ｂ）中のX−X'線における断面視の図である。端面形状が楔形なのは、表裏から同じ深さになるようにエッチング加工した場合の仕上がり形状を模式的且つ誇張してに示したものである。金型で打ち抜いた場合には断面は垂直になる。非対称にエッチング加工すれば断面は歪んだ楔形になる。

図1（ｄ）は、アイランド11とアイランド15にＬＥＤ16とＳｉダイオード17を導電材料18を介して搭載し、それぞれの電子素子と隣接するアイランドを金属ワイヤー21で結線した様子を示す模式図である。左右のアイランド14,15は、外部と接続するリード端子の役目を果たす部分である。この部分は、外部に露出している部分を含むことがあるので、その意味で長さを長めに描いている。
電流は右のアイランド15→Ｓｉダイオード17→金属ワイヤー21→アイランド→ＬＥＤ16→金属ワイヤー→・・・・→アイランド14と流れる。外部との接続にはアイランドの表裏いずれかの面が利用できる。すなわち、本実施例では、ＬＥＤ用チップを搭載するパッド部とリード用アイランドとを一体とした１つの共通アイランドを図中右から４つ配置し、一番左側のアイランドをリード用アイランドとしている。

図1（ａ）は、断裁単位としてのＬＦ基材（同図（ｂ））を多面付けした多連リードフレームの構成を模式的に示す図である。多連リードフレームは、長尺形式、枚葉形式とも、加工処理は、例えば図1（ａ）の破線で囲まれた部分ごとに一括して行われ、最終的には図1（ｂ）の破線部20で示す位置で断裁される。図では断裁単位の数は４×６であるが適宜設定される。

図1（ｅ）は、ＬＥＤとＳｉダイオードの接続状態を示す回路図である。

ここで断裁単位としてのＬＦ基材とは図1（ｂ）で示す部分である。後述するように、樹脂でＬＦ基材の開口部19を充填しつつ外形形状を整え、しかる後ＬＦ基材10にＬＥＤチップを搭載し電気的結線を行う。さらに必要な加工処理を施した後、破線20に沿って断裁する。これによって、４個のＬＥＤチップを搭載したＬＥＤモジュールが得られる。図から明らかあるが、ＬＥＤチップの搭載数に特に限界があるわけではなく、アイランドの配置数は適宜設定して構わない。

図1と図４とを比べると、２つのアイランド41a,41bを備えるＬＥＤモジュール40を複個数個並べるよりも、複数のアイランド11を備える一枚のＬＦ10に直接ＬＥＤチップを搭載する図１の方が、アイランド11を電極として使用するのでＬＥＤチップに割り当てられるアイランド11の数が半減している。図４の二つのアイランド41a,41bが一つになったものが並んだものに等しく、これは放熱面積が広くなったことに相当する。あるいは、より高密度でＬＥＤチップが実装できるということである。

図２（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る図である。基本パターンである図1の正方形のアイランド11を、並列接続である２個のＬＥＤチップを1つの共通アイランドに搭載できるように中央部にくびれを持たせるように変形したものであり、対応するリード用アイランドも同様に中央部にくびれを持たせている。ここで「タイバー30」とは、リード
用アイランド（例えば、22b、22d）に対応するＬＥＤチップが搭載される共通アイランドと隣接した自己に対応しない他の共通アイランド（22a、22c）とを電気的に結ぶ金属部分であり、アイランドの形成時に同時に形成され。本実施の形態ではタイバー30は、リード用アイランド（例えば、22b、22d）のくびれ部と、自己に対応しない隣接する共通アイランド（22a、22c）のくびれ部とを結んでいる。そのため本実施の形態では、共通アイランドと、リード用アイランドと、タイバー30とで各々Ｈ字型のパターンを形成しているが、タイバー30は、アイランドの形状と配置によって種々の形態をとりえる。アイランドの正方形形状や長方形形状も単なる例示であって、ＬＥＤチップが搭載可能で、ワイヤーボンディング用パッドが採れる形状であれば別の形状であっても構わない。

図２（ａ）はリードフレームの上面視の図であるが、４個にアイランドを分けた意義がわかるように、ＬＥＤチップ16と金属ワイヤー21の位置を破線で示してある。２個のＬＥＤチップが並列接続され、それが直列に４組並んだものである。本実施の形態に係る回路図は図２（ｃ）に記載した。尚、Ｓｉダイオードはワイヤーボンディング接続ではなく、２個のアイランドを跨ぐように設置するように描いている。このような接続も可能である。
また、Ｓｉダイオードを配置するアイランドはＬＦの仕様によっては、設ける場所を変更して構わず、または設けなくても構わない。

タイバー30はアイランド22を電気的に接続するとともに、これら板状のアイランド小片が相対的な位置関係を加工処理工程（特にモールト゛樹脂注入）で維持できるように（フラフラしないように）結び付ける働きもするものである。特にワイヤーボンディング予定箇所のアイランドに水平・垂直方向での位置ズレが生じたまま固定されてしまうと、ワイヤーボンディングに断線などの不具合が生じる恐れがあるからである。

また、図２（a）の部分断面図を示す図２（ｂ）の凹み部分23、24は、タイバー30に相当し、当該部位の厚みは他の部位に比べて薄く設定している。特に図ではタイバー30の裏面部分を薄くしている。この構成のほうが、後に開口部19を充填用樹脂を用いて充填し成型する場合に、樹脂が流動しやすくなるため成形性に優れ、且つ樹脂と金属フレームが接触する面積が増えて耐久性が増す効果があり、より好ましいからである。なお、薄くする部位はタイバー30部に限定するものでなく、アイランド部や吊りバー部あるいはサポートフレームにあっても構わない。樹脂充填装置の構造とアイランドの配置を考慮して決めることになる。

次に、本発明になるＬＥＤ用リードフレームとＬＥＤモジュールの製造方法を説明する。

まず、鉄−ニッケル等の合金薄板又は銅−ニッケル−錫等の金属合金製の板状の金属材料を準備し、脱脂等定法の洗浄処理を施した後、板状金属材料の表面にフォトレジストを塗布・乾燥してフォトレジスト層を形成する。

次いで、ＬＥＤあるいはＳｉダイオードを搭載するアイランド、アイランドを接続するタイバー、アイランドを支持する吊りバー及びサポートフレーム等の金属パターンを形成するために、所定のパターンを有するフォトマスクを介してフォトレジスト層を露光し、次いで、フォトレジスト層に現像処理を施し、必要に応じて硬膜処理を行う。これにより、前述のパターンに対応する部位にレジストパターンが形成され、それ以外の部位のレジストが除去される。

同様に、該板状金属材料の裏面にもフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成
する。パターン露光、現像等という前述の工程を繰り返す。通常は、表裏のフォトレジストパターンは、表裏で面対称であるが、タイバー部位の厚みを薄く設定する場合は、所定のフォトマスクを使用して当該部位の表面側にはフォトレジストから露出した部位を設けず、裏面からのみエッチングが進むようにする所謂ハーフエッチング法を用いるのが望ましい。なお、タイバーにハーフエッチングを行う際、表面、裏面のどちらの面側から行っても構わない。しかし、表面側からのみハーフエッチングを行い、裏面側にダイバーを残すようにすれば、充填樹脂にて樹脂封止を行った際、裏面側にタイバーが樹脂より露出するので、放熱面が増えるため放熱性が向上するといえ好ましいといえる。

次に、該板状金属材料の裏面に耐腐食用の樹脂フィルムを貼着し、該板状金属材料の表面側から表面のフォトレジスト非形成部を所定の深度、通常は中央まで塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工処理（ハーフエッチング処理）を行う。その後、洗浄などを行い、その表面に耐腐食用の樹脂フィルムを貼着する。

次に、該板状金属材料の裏面の耐腐食用の樹脂フィルムを剥がし、該板状金属材料の裏面側から、裏面のフォトレジスト非形成部を所定の深度、通常は中央まで塩化第二鉄等のエッチャントを用いてエッチング加工処理を行う。これにより、表面、裏面に各々対応するレジストパターンが形成されていない金属部位に貫通部もしくはハーフエッチング部位が形成され、リードフレームの上面視開口部となる。この処理は、多面付けにて行われ、図1、図２に記載したようなＬＥＤリードフレーム10が形成される（図３（ａ））。

リードフレーム10は、上記のようにフォトリソ法以外に金型によるプレス法も適用できるが、金属部分の厚さが異なる部位を含むような場合、微細なパターンを含む場合、表裏のエッチング深度を違えるような場合には、フォトリソ法が好適である。
また、タイバー部分に設けたような厚みを薄くするような処理は、表裏を問わず、タイバー以外の部位、例えばＬＥＤ搭載用アイランドであってＬＥＤ搭載やワイヤーボンディング用パッドに影響を与えないような部位とかサポートフレーム内についても行うことができる。

次に、図５に示すような充填用金型を使用して、前記リードフレーム10の開口部19に、リードフレーム面と略面一になるように、モールド用充填樹脂４を埋設する。

すなわち、リードフレーム10を収める所定の内部形状とした凹部を予め形成している金型50の凹部内に、リードフレーム10を装填する。なお、金型としては図５に示すように、蓋となる板状の上金型50aと、溶融した充填樹脂４を注入する注入口52と連通するリードフレーム10（多面付けリードフレーム）を装填可能な凹部53を内部空間として形成した下金型50bとの２枚構成とし、下金型50bの凹部53にリードフレーム10（多面付けリードフレーム）を装填後に、上金型50aで下金型50bに蓋をして型締めするものが一般的である。

次いで、注入口52から、凹部53（内部空間）内に加熱溶融した充填樹脂4を注入して、装填されたリードフレーム10（多面付けリードフレーム）の開口部に充填樹脂4が充填されて成型されたＬＥＤ用リードフレームが得られる。成型後、冷却して上金型を外し、リードフレームを下金型から取り出す。これにより、搭載用アイランド、吊りバー、サポートフレームの表裏面、及び、タイバーの一方の面が空気中に露呈し、開口部が樹脂充填されタイバーの他方の面が充填樹脂で被覆された、概ね平坦に成型されたＬＥＤチップ搭載用リードフレームが形成される（図３（ｂ））。

なお、金型内のＬＦに充填樹脂を充填する際、ダイバー30の厚みを薄くしているので、ダイバー30部で充填樹脂の流れが妨げられることが無くなり、樹脂は凹部の全域に行き渡り、充填樹脂に気泡が生じることを防止できる。

また本発明によれば、タイバーによりリード用アイランドと共通アイランドとを連結させているので、各アイランドをサポートフレームに連結させる吊りバーの数を間引きし減らすことが可能になる。例えば図２の例では、各アイランドを全て吊りバーでサポートフレームに連結させておらず、一つ置きにアイランドを吊りバーサポートフレームに連結させている。すなわち、リード用アイランドと共通アイランドとを全て吊りバーでサポートフレームに連結させる必要が無くなり、吊りバーの数を間引きし減らせるので、充填樹脂の充填の際に樹脂の流れを妨げる吊りバーを減らすことが可能になり、金型内での樹脂の流れをスムーズに出来、充填樹脂に気泡が生じることを防止できる。

充填樹脂を溶融状態にてモールド加工する際、及びモールド加工後は、該充填樹脂4が、タイバーの段差状部32又はアイランドのテーパー状部33によって保持され、かつ、そのことによって充填樹脂4とリードフレーム10との接触面積は大きくなる。そのため、充填樹脂4とリードフレーム10とは強固に密着することになり、充填樹脂からのリードフレームの脱落、もしくは、リードフレームからの充填樹脂の脱落を防止できる。

なお、図１、および図２中に示す吊りバー12は、エッチング加工処理後に、アイランド部11及び端子部14、15がサポートフレーム13から脱落するのを防止するために、必要な期間、アイランド11等該吊りバー12がないと分離してしまう金属片をサポートフレーム13に連結保持しておくために形成しているもので、吊りバー12を切断して、リードフレームをサポートフレームから取り外すことでリードフレームが得られる。なお、側断面図においては、吊りバー部12の図示は省略している。吊りバー部12の切断時期は、ＬＥＤチップの搭載後、または、樹脂モールド後が挙げられるが、適宜設定して構わない。また、上述した説明では、エッチング加工は、表裏の面に各々１回ずつ行い、計２回行っているが、表裏から同時に行う１回のエッチングで金属材料にエッチング加工を行うことであっても構わない。

次に裏面を図示はしないが保護フィルムで被覆した後、ＬＥＤチップ16と隣接するアイランド11との電気的接続を行う際の接続性を向上させるため、アイランドの所定箇所に銀メッキ処理を施して銀メッキ層34を形成する（図３（ｃ））。

次に、スクリーン印刷法により、ＬＥＤチップの端子とアイランドの導通をとるための半田ペースト35をアイランドの所定位置に塗布する（図３（ｄ））。

その後、ＬＥＤ16とＳｉダイオード17を所定箇所に装着し、そのままリフロー炉中を通過させた後冷却すると、該電子素子の一方の電極が半田35を介してアイランドに接合し固定される。次に、ワイヤーボンディングにより、電子素子上の端子とアイランドの銀メッキ部分を金属ワイヤー21にて接続する（図３（ｅ））。

ワイヤーボンディングエリアへのメッキは、銀メッキに変えて、金メッキ、パラジウムメッキとしても構わない。また、電気的接続エリア面に銀メッキ、金メッキ、パラジウムメッキを行うのに先立ち、耐熱拡散性に優れたＮｉ（ニッケル）メッキ等の下地メッキを行っても構わない。さらには、アイランドの放熱用裏面側にも、銀メッキ、金メッキ、パラジウムメッキや、Ｎｉ（ニッケル）メッキ等の下地メッキを行っても構わない。外部との電気的接続に使用することもできるからである。

次に、封止用の透明樹脂5を層状に塗布するが、それに先立ってＬＥＤチップを囲むように、例えばディスペンサを用いて土手43を形成する。但し該土手43は必ずしも必須ではない。

次に、前記アイランドのＬＥＤ搭載面より上面側に、ディスペンサ吐出または、スクリーン印刷などにより透明樹脂5を塗布し、ＬＥＤチップ16及び金属ワイヤー21を含めて、透明樹脂5で層状に被覆する（図３（ｆ））。なお、本実施例では、透明樹脂5は層状としているが、半球状のドーム状としても構わない。

本発明のＬＥＤモジュールにおいては、ＬＥＤチップ16が透明樹脂層5の層内に埋設された状態で発光するため、ＬＥＤチップ16から発せられた光を透明樹脂5から外側に出射すにあたり高い光利得性を持たせることが重要である。そのために、例えば、光透過性のあるアクリル系樹脂（ポリメタメチルアクリレート樹脂）などの透明性の良好な樹脂を選定することは勿論であるが、本発明者は特に、前記充填樹脂4として、充填樹脂4と透明樹脂5との境界面において、高い反射性を有する樹脂を使用するのが望ましい。

前記充填樹脂4として、ＬＥＤチップから発せられた光を充填樹脂表面で反射し、外部に放出できるよう高い反射率を有することが望ましいが、その他に、耐熱性、耐光性、熱導電性、高い光拡散性を有することも望ましい。そのため、前記充填樹脂4として、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、芳香族系ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）などの有機高分子材料が望ましく、１種の樹脂又は、複数種の樹脂の混合樹脂を用いて構わない。

充填樹脂4の光屈折率ｎ1 と透明樹脂5の光屈折率ｎ2 との関係を、ｎ1 ＞ｎ2 に設定することが、充填樹脂4と透明樹脂5との境界面における高い反射率を得るために適当であり、屈折率の差が大きいほど高い反射を行うことになる。しかし、樹脂の屈折率は概ね２以下であり、樹脂だけで屈折率差を大きくするには限界が有る。そのため、本発明においては、充填樹脂4として、上記の１種の樹脂又は複数種の樹脂の混合樹脂を主体とする樹脂に、粉状物質や粒状物質などの添加剤を混合した光拡散性樹脂を使用することを提案する。かかる充填樹脂では、その屈折率ｎを２以上にできるため、充填樹脂4と透明樹脂5との境界面における高い反射性を得ることができる。なお、充填樹脂4に添加する添加剤としては、例えば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、酸化ジルコニウム、セラミック材、又はそれらの混合物などの微粒子が上げられ、主体樹脂に対する添加剤の混合比率は本発明においては適宜に設定することができる。例えば１％〜２０％、若しくはそれ以上である。

以下に、充填樹脂に反射性を持たせることによる効果を説明する。図６に示すように、ＬＥＤチップ16から発せられた光Ｌは、透明樹脂5中を進行して外部に放出される。しかし、ＬＥＤチップ16から発せられた光の一部は、外部（空気）と接触する透明樹脂5の境界で反射する（図６中の反射光Ｍ（全反射光や半反射光など））。充填樹脂に高い反射率を持たせた場合、透明樹脂5の境界で反射した反射光Ｍ（空気と透明樹脂5との界面における全反射光や半反射光など）が、充填樹脂の表面に到達した際に、再度反射光を反射させることが可能になり、充填樹脂の表面で再反射した再反射光ＮをＬＥＤチップより放出させることが可能になる。一方、充填樹脂が反射率を持たない場合、反射光Ｍはそのまま充填樹脂中に進入してしまい、ＬＥＤチップからの放出が無くなる。

このように、充填樹脂に高い反射率を持たせることで、ＬＥＤチップ16から発せられた光を効率よく外部に取り出すことが可能となる。

なお、ＬＥＤチップ搭載用表面、電気的接続エリアに金属メッキを行った場合、メッキ面にて反射光Ｍを再反射光Ｎとすることが出来るので、ＬＥＤチップ16から発せられた光を効率よく利用するには好ましい。

さらに充填樹脂表面に、光反射率の優れたセラミックインクなどをコーティングするこ
とも、ＬＥＤチップ16から発せられた光を効率よく利用する上で好ましいといえる。

かかる構造を可能としたリードフレーム10においては、上部半分のテーパー状部のテーパーは例えばハの字状であり、下部半分のテーパー状部のテーパーは例えば逆ハの字状と、上部構造部と下部構造部の各々のテーパー方向は逆方向となっている。そのため、例えば、アイランドとアイランドとで挟まれた部位の充填樹脂は、上側の面（上部構造部側の面）と下側の面（下部構造部側の面）との間にくびれた部位を有するようになる。リードフレーム10は、このくびれ部の上下で各々逆の方向のテーパ部となった側面で充填樹脂を保持するため、充填樹脂からのリードフレームの脱落を防止できる。

２、ＬＥＤ搭載用アイランド
４、モールド用充填樹脂
５、透明樹脂
１０、リードフレーム（基材）
１１、ＬＥＤ搭載用アイランド
１２、吊りバー
１３、サポートフレーム
１４、電極としてのアイランド
１５、Ｓｉダイオード搭載用アイランド
１６、ＬＥＤ
１７、Ｓｉダイオード
１８、導電材料
１９、リードフレーム開口部
２０、断裁線
２１、金属ワイヤー
２２、アイランド
２３、２４、凹み部分
３０、タイバー
３２、タイバーの段差状部（凹部）
３３、アイランドのテーパー状部
３４、銀メッキ層
３５、半田ペースト
４１ａ，４１ｂ、アイランド、あるいはパッド
４２、スリット
４３、土手
４４、ＬＥＤ
４５、金属ワイヤー
４６、封止用樹脂層
４７、導電材料
４８、反射膜
４９、モールド用絶縁樹脂
５０、金型
Ｌ、ＬＥＤ発光光線
Ｍ、反射光
Ｎ、再反射光
Ｚ、１単位フレーム

Claims (8)

1. 吊りバーによりサポートフレームに連結し、互いに独立した、ＬＥＤチップ搭載用のパッド部とリード用アイランドとが一体となった複数の共通アイランドを備えることを特徴とするＬＥＤ用リードフレーム。
2. 複数のリード用アイランドと、各リード用アイランドに対応したＬＥＤチップ搭載用のパッド部とリード用アイランドとが一体となった複数の共通アイランドとを有し、各リード用アイランドと、対応しない隣接する共通アイランドとを連結するタイバーとを備え、リード用アイランドもしく共通アイランドの少なくとも一方が吊りバーによりサポートフレームに連結していることを特徴とするＬＥＤ用リードフレーム。
3. 前記タイバーの厚みが前記アイランドの厚みより薄いことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ用リードフレーム。
4. 金属薄板への表裏からのエッチングにより前記アイランドが形成され、ハーフエッチングにより前記タイバーが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ用リードフレーム。
5. 前記ＬＥＤリードフレームが多面付けされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項にＬＥＤ用リードフレーム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＬＥＤ用リードフレームを用いた、複数のＬＥＤを搭載するＬＥＤモジュールの製造方法であって、少なくとも、
   １．ＬＥＤ用リードフレームの開口部分を、リードフレームと樹脂が面一となるように第一の樹脂で埋設し、樹脂／リードフレーム一体型構造体とする工程、
   ２．タイバーにより接続する複数のアイランドの一つのアイランドと該アイランドに隣接する別のタイバーにより接続する複数のアイランドの一つのアイランドとを、ＬＥＤを介在させて金属ワイヤーあるいは半田により電気的に接続し、ＬＥＤをアイランドに搭載する工程、
   ３．同じモジュールに属する全てのＬＥＤを内側に含むように第一の樹脂によりリフレクターを形成する工程、
   ４．前記ＬＥＤと電気接続部分を第二の樹脂でモールドする工程、
   ５．吊りバー部分を断裁して複数のＬＥＤを備える個々のＬＥＤモジュールとする工程、
   とを有することを特徴とするＬＥＤモジュールの製造方法。
7. 前記第一の樹脂が高光反射性樹脂であることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤモジュールの製造方法。
8. 前記第一の樹脂がセラミック微粒子を含有することを特徴とする請求項６から請求項７のいずれか１項に記載のＬＥＤモジュールの製造方法。

Images