JP2012234977A - Ｌｅｄ発光素子用リードフレーム基板とその製造方法、およびｌｅｄ発光素子装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成型工程とバリ取り工程が不要で、光出力の低下を抑えることのできるＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載するためのパッド部と、
前記ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部と、
前記パッド部と前記リード部の間に配置され、絶縁樹脂が充填されている間隙部と、
平面視において前記パッド部および前記リード部および前記間隙部が形成されている領域に形成された凹部と、
を有するリードフレームが、金属薄板上に１個以上形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板とその製造方法、およびＬＥＤ発光素子装置とその製造方法に関する。

ＬＥＤ発光素子装置として、ＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板（以下、単に「リードフレーム基板」と称する。）にＬＥＤ発光素子を搭載したものがある（例えば特許文献１参照）。このようなリードフレーム基板は、樹脂成型体に凹部が形成され、この凹部の底部に、ＬＥＤ発光素子を搭載するパッド部と、ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部とが設けられている。この樹脂成型体の凹部は、ＬＥＤ発光素子からの光を反射するリフレクタ部となっている。
パッド部に搭載したＬＥＤ発光素子は、ワイヤー等によりリード部に電気的に接続されている。そして、凹部内に、透過性を有するとともに蛍光体を含有した樹脂（以下、これを封止樹脂と称する）を充填し、ＬＥＤ発光素子を封止するとともに、ＬＥＤ発光素子から発せられる光を外部に透過させるようになっている。

特開２００４−１７２１６０号公報

しかしながら、上記したようなＬＥＤ発光素子装置においては、ＬＥＤ発光素子の実装面に樹脂成型を行うので、ＬＥＤ発光素子の実装面に樹脂のバリが発生することがある。樹脂のバリが残っていると、ＬＥＤ発光素子の固定や電気的接続がきちんと出来ないため、バリ取りを行う必要があった。

また、樹脂成型体は、組み立て工程における熱の影響や点灯時のＬＥＤの光によって、黄変してしまうことがある。その結果、ＬＥＤ発光素子の発光、封止樹脂に含有される蛍光体の励起光を効率よく反射することが困難となり、光出力が低下する問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、樹脂のバリ取りの必要がなく、光出力の低下を抑えることのできるＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板、およびＬＥＤ発光素子装置、およびこれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板は、少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載するためのパッド部と、
前記ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部と、
前記パッド部と前記リード部の間に配置され、絶縁樹脂が充填されている間隙部と、
平面視において前記パッド部および前記リード部および前記間隙部が形成されている領域に形成された凹部と、
を有するリードフレームが、金属薄板上に複数個形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板、としたものである。

また、本発明によるＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板の製造方法は、少なくとも、以下の（ａ）〜（ｅ）の工程を有することを特徴とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板の製造方法、としたものである。
（ａ）金属薄板の一方の面に、エッチングにより溝状の間隙部を形成する間隙部形成工程。
（ｂ）前記間隙部に絶縁樹脂を充填する絶縁樹脂充填工程。
（ｃ）前記金属薄板のもう一方の面にエッチングにより凹部を形成すると同時に前記パッド部と前記リード部も形成する工程であって、前記凹部は、前記パッド部の一部分で後にＬＥＤ発光素子が配置される配置予定領域以外の、前記間隙部とその周囲を含む領域に形成されることを特徴とする凹部形成工程。
（ｄ）前記凹部形成工程においてエッチングされなかった前記配置予定領域の先端部分を、エッチングにより除去して、ＬＥＤ発光素子を搭載する搭載領域を形成する搭載領域形成工程。
（ｅ）少なくとも前記凹部の内部にめっきを施すめっき工程。

また、本発明によるＬＥＤ発光素子装置は、少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載するためのパッド部と、
前記ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部と、
前記パッド部と前記リード部の間に配置され、絶縁樹脂が充填されている間隙部と、
平面視において前記パッド部および前記リード部および前記間隙部が形成されている領域に形成された凹部と、を有するリードフレームが、金属薄板上に１個以上形成されているＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板において、
前記パッド部のそれぞれには少なくとも１つのＬＥＤ発光素子が搭載され、
前記ＬＥＤ発光素子は前記リードフレームに所定の電気的な接続がなされており、
前記凹部の内部には封止樹脂が充填されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子装置、としたものである。

また、本発明によるＬＥＤ発光素子装置の製造方法は、少なくとも、以下の（ａ）〜（ｈ）の工程を有することを特徴とするＬＥＤ発光素子装置の製造方法、としたものである。
（ａ）金属薄板の一方の面に、エッチングにより溝状の間隙部を形成する間隙部形成工程。
（ｂ）前記間隙部に絶縁樹脂を充填する絶縁樹脂充填工程。
（ｃ）前記金属薄板のもう一方の面にエッチングにより凹部を形成すると同時に前記パッド部と前記リード部も形成する工程であって、前記凹部は、前記パッド部の一部分で後にＬＥＤ発光素子が配置される配置予定領域以外の、前記間隙部とその周囲を含む領域に形成されることを特徴とする凹部形成工程。
（ｄ）前記凹部形成工程においてエッチングされなかった前記配置予定領域の先端部分を、エッチングにより除去して、ＬＥＤ発光素子を搭載する搭載領域を形成する搭載領域形成工程。
（ｅ）少なくとも前記凹部の内部にめっきを施すめっき工程。
（ｆ）前記搭載領域に少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載し固定する搭載工程。
（ｇ）前記搭載領域に搭載されたＬＥＤ発光素子の所定端子を前記パッド部に電気的に接続し、さらに別の所定端子と前記リード部をワイヤーボンディングにより電気的に接続する接続工程。
（ｈ）前記凹部の内部に、封止樹脂を充填し硬化させる封止樹脂充填工程。

本発明のＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板およびＬＥＤ発光素子装置によれば、金属薄板に凹部を形成することによりＬＥＤ発光素子からの光を反射するリフレクタ部を形成しているので、反射量を増やし、光出力を高めてその低下を抑えることができる。

また、ＬＥＤ発光素子の実装面に樹脂成型することがないので、実装面にバリが発生することもなく、バリ取りの必要がない。

本発明の一実施形態に係るリードフレーム基板の全体構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るリードフレーム基板およびＬＥＤ発光素子装置の各製造工程を断面図で説明したものである。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ発光素子装置の、（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 本発明の別の実施形態によるＬＥＤ発光素子装置の、（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明のＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板およびＬＥＤ発光素子装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のリードフレーム基板１０の全体構成を示す平面図である。
図１に示すように、リードフレーム基板１０は、導電性の金属や合金の薄板状材料４１に、後述する凹部１２、パッド部１３、リード部１４、間隙部１６を一組とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム（以下、単に「リードフレーム」と称する。）５０の複数個がマトリックス状に配置されて形成されているものである。

図２に、リードフレーム５０の製造方法を示す。
最初に、薄板状材料４１の一方の面に、間隙部１６となる部分のみレジスト層のないレジストパターンを形成し、エッチングにより間隙部１６を形成する。このとき、薄板状材料４１のもう一方の面にエッチング液が触れないよう、薄板状材料４１の反対側の面は全面的にレジスト層で覆っておくなどする。また、間隙部１６の深さは、薄板状材料４１の厚さの３０％〜７０％程度の範囲とし、貫通孔とならない溝状とすることが望ましい。間隙部１６の形成が完了したら、いったんレジスト層を除去する。(図２（ａ）参照)。
薄板状材料４１としては、鉄−ニッケル等の合金薄板、或いは銅−ニッケル−錫等の合金薄板、銅等の金属薄板などを用いることができる。

次に、間隙部１６に絶縁用樹脂１６ａを充填する(図２（ｂ）参照)。充填方法としては、トランスファーモールドなどの方法を採用することができる。
絶縁用樹脂１６ａとしては、例えば、ポリアミド系樹脂（芳香族ポリアミド系樹脂を含む）、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、ポリカーボネート樹脂、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）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン６Ｔ等を採用することができる。また、後にＬＥＤ発光素子装置となったときの放射光量を少しでも上げるために、樹脂の色を白色としておくことが望ましい。

次に、薄板状材料４１のもう一方の面に、凹部１２となる部分のみレジスト層のないレジストパターンを形成し、エッチングにより凹部１２を形成する。凹部１２は間隙部１６とその周囲を含む領域に配置形成されるものである。これにより、間隙部１６を挟む位置に、パッド部１３とリード部１４が形成される。
このとき、パッド部１３の、後にＬＥＤ発光素子２０（後述する）を配置する領域２０ａにはレジスト層を形成して、エッチングされないようにしておく。
また、薄板状材料４１の一方の面（間隙部１６が形成されている面）には、エッチング液が触れないよう、全面的にレジスト層で覆っておくなどする。

凹部１２の深さは、薄板状材料４１の厚さの３０％〜８０％程度の範囲として貫通孔とならないよう、かつ、間隙部１６に充填された絶縁用樹脂１６ａの一部分が凹部１２の底面部分に露出している状態となるようにする。そうすることにより、後にＬＥＤ発光素子装置となったときに、パッド部１３とリード部１４は間隙部１６により絶縁された状態となる。間隙部１６は、図２（ａ）に示すエッチングの際に、それが可能な形状となるようあらかじめ設計して形成しておく必要がある。
凹部１２と領域２０ａの形成が完了したら、いったんレジスト層を除去する。(図２（ｃ）参照)。

次に、薄板状材料４１の凹部１２のある面に、凹部１２と領域２０ａの部分のみレジスト層のないレジストパターンを形成し、ハーフエッチングを行う。このとき、薄板状材料４１の一方の面（間隙部１６が形成されている面）には、エッチング液が触れないよう、全面的にレジスト層で覆っておくなどする。

このハーフエッチングにより領域２０ａの上端部分が除去され、ＬＥＤ発光素子２０を搭載する搭載領域２０ｂが形成される。搭載領域２０ｂは、ＬＥＤ発光素子２０を載置できるような広さや形状であればよく、ＬＥＤ発光素子２０とほぼ同じ形状であってもよいし、ＬＥＤ発光素子２０を載置可能な幅で間隙部１６と並行するような形状であってもよい。
搭載領域２０ｂの形成が完了したら、いったんレジスト層を除去する。(図２（ｄ）参照)。

次に、凹部１２の内壁にめっきを施す。凹部１２の内壁以外の部分については、このめっき処理は行っても行わなくてもよく、適宜選択可能である。（めっきを行わない箇所については、レジスト層を形成するなどする必要がある。）
凹部１２の内壁へのめっき処理は、ＬＥＤ発光素子２０の電気的接続をより良好なものとするため、および、ＬＥＤ発光素子２０から発光した光を反射して放出光とする際の反射効率をよりよくするために行うものである。この要件に合わせてめっきする金属を選択する。

以上で、リードフレーム基板１０を製造する製造工程は完了する。図１は、この工程までを終えた状態のリードフレーム基板１０を、凹部１２の形成されている面からみた上面図である。

次に搭載領域２０ｂにＬＥＤ発光素子２０を搭載し固定する。（図２（ｅ）参照）

次に、ＬＥＤ発光素子２０の所定の端子とパッド部１３、および、ＬＥＤ発光素子２０の別の所定の端子とリード部１４を、ワイヤー２１を用いたワイヤーボンディングで電気的に接続する。（図２（ｆ）参照）
このとき、ＬＥＤ発光素子２０とワイヤー２１は、凹部１２に完全に収まるようにしておく。すなわち、ＬＥＤ発光素子２０とワイヤー２１が薄板状材料４１のもともとの表面よりも低くなるよう、ＬＥＤ発光素子２０の厚さやワイヤーボンディング後のワイヤー２１の形状、薄板状材料４１の厚さや搭載領域２０ｂの高さなどをそれぞれ設計しておくことが必要である。

本実施形態では、ＬＥＤ発光素子２０とパッド部１３の電気的接続はワイヤー２１によって行っているが、ＬＥＤ発光素子２０の端子がパッド部１３と対向する面に形成してある場合は、ＬＥＤ発光素子２０を搭載領域２０ｂに固定するのと同時に電気的に接続するようにしてもかまわない。

次に、凹部１２に、ＬＥＤ発光素子２０とワイヤー２１を完全に覆うことが出来るような分量の封止樹脂３０を充填し、硬化させる。封止樹脂３０としては、ＬＥＤ発光素子２０が発する光を透過するものであればよく、蛍光体を含有し透過性を有する各種樹脂材料等を好適に用いることができる。
封止樹脂３０の樹脂材料としては、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、ポリカーボネート樹脂、ポリフタルアミド等を用いることができ、これらのうちの２種又は３種以上の混合系を用いてもよい。
また、蛍光体としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いることができ、この蛍光体であれば青色系の光を黄色または黄緑色系の光に効率よく変換できる。なお、イットリウムの一部または全部をＬａまたはＬｕに置換したものを用いることができ、また、アルミニウムの一部または全部をＩｎまたはＳｃに置換したものを用いることもできる。

以上の工程までで、１枚のリードフレーム基板１０に、複数個のＬＥＤ発光素子装置Ａがマトリックス状に形成された状態のものが出来上がる。最後に、１個ずつのＬＥＤ発光素子装置Ａ、あるいは、所定個数ずつのＬＥＤ発光素子装置Ａが連結した状態となるように切り離す。
このとき、切り離しやすいように、リードフレーム基板１０上の切り離し箇所に予め適宜の貫通孔を形成しておいてもよい。この貫通孔は、間隙部１６、凹部１２、搭載領域２０ｂを形成する各エッチング工程の際に一緒に形成されるようにしておけばよい。

図３に、本実施形態のＬＥＤ発光素子装置Ａの１個分の概略構成図を示す。図３（ａ）は、ＬＥＤ発光素子装置Ａを、凹部１２が形成されている側の面からみた上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＰ−Ｐ線での断面図を示したものである。

本発明のＬＥＤ発光素子装置Ａにおいては、凹部１２が、ＬＥＤ発光素子２０の光を反射するリフレクタ部となっている。
一方、従来技術の一般的なＬＥＤ発光素子装置においては、パッド部、リード部、間隙部などを形成したリードフレーム上に白色樹脂を成型（トランスファモールド成型）することにより、リフレクタ部を形成している。このような形態の場合、ＬＥＤ発光素子の実装面に樹脂成型を行うので、パッド部やリード部にも樹脂のバリが発生することがある。パッド部やリード部に樹脂のバリが残っていると、ＬＥＤ発光素子の固定や電気的接続がきちんと出来ないため、バリ取りを行う必要があった。

本発明のＬＥＤ発光素子装置Ａにおいては、リフレクタ部となる凹部１２は、リードフレーム基板１０をエッチングして形成するので、樹脂成型工程とバリ取り工程が不要となり、コスト低減できる。
また、リフレクタ部となる凹部１２は、白色樹脂よりも反射性の良好な金属で形成される。その結果、リフレクタ部からの反射量を増やし、光出力を高めることができる。（凹部１２表面に反射率の高い金属によるめっきを施しておけば、この効果をより高めることもできる。）
さらに、リフレクタ部として白色樹脂を使用しないので、白色樹脂の黄変が発生せず、光出力の低下を抑えることができる。

図４に、本発明の別の実施形態のＬＥＤ発光素子装置Ａの１個分の概略構成図を示す。図４（ａ）は、ＬＥＤ発光素子装置Ａを、凹部１２が形成されている側の面からみた上面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＱ−Ｑ線での断面図を示したものである。

本実施形態においては、間隙部１６を、搭載領域２０ｂを挟んで２箇所に形成している。この２箇所の間隙部１６の形成や、絶縁用樹脂１６ａの充填は、前述したのと同様の方法で行えばよく、その後の製造工程も同様である。本実施形態は、搭載領域２０ｂとパッド部１３とは電気的に絶縁された状態となっているものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。

例えば、凹部１２の形状や数、パッド部１３やリード部１４の配置、材料等については、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記の実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１０ ＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板
１２ 凹部
１３ パッド部
１４ リード部
１６ 間隙部
１６ａ 絶縁用樹脂
２０ ＬＥＤ発光素子
２０ｂ 搭載領域
３０ 封止樹脂
５０ リードフレーム
Ａ ＬＥＤ発光素子装置

Claims (4)

1. 少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載するためのパッド部と、
   前記ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部と、
   前記パッド部と前記リード部の間に配置され、絶縁樹脂が充填されている間隙部と、
   平面視において前記パッド部および前記リード部および前記間隙部が形成されている領域に形成された凹部と、
   を有するリードフレームが、金属薄板上に１個以上形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板。
2. 請求項１のＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板の製造方法であって、少なくとも、以下の（ａ）〜（ｅ）の工程を有することを特徴とするＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板の製造方法。
   （ａ）金属薄板の一方の面に、エッチングにより溝状の間隙部を形成する間隙部形成工程。
   （ｂ）前記間隙部に絶縁樹脂を充填する絶縁樹脂充填工程。
   （ｃ）前記金属薄板のもう一方の面にエッチングにより凹部を形成すると同時に前記パッド部と前記リード部も形成する工程であって、前記凹部は、前記パッド部の一部分で後にＬＥＤ発光素子が配置される配置予定領域以外の、前記間隙部とその周囲を含む領域に形成されることを特徴とする凹部形成工程。
   （ｄ）前記凹部形成工程においてエッチングされなかった前記配置予定領域の先端部分を、エッチングにより除去して、ＬＥＤ発光素子を搭載する搭載領域を形成する搭載領域形成工程。
   （ｅ）少なくとも前記凹部の内部にめっきを施すめっき工程。
3. 少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載するためのパッド部と、
   前記ＬＥＤ発光素子と電気的に接続するためのリード部と、
   前記パッド部と前記リード部の間に配置され、絶縁樹脂が充填されている間隙部と、
   平面視において前記パッド部および前記リード部および前記間隙部が形成されている領域に形成された凹部と、を有するリードフレームが、金属薄板上に１個以上形成されているＬＥＤ発光素子用リードフレーム基板において、
   前記パッド部のそれぞれには少なくとも１つのＬＥＤ発光素子が搭載され、
   前記ＬＥＤ発光素子は前記リードフレームに所定の電気的な接続がなされており、
   前記凹部の内部には封止樹脂が充填されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子装置。
4. 請求項３のＬＥＤ発光素子装置の製造方法であって、少なくとも、以下の（ａ）〜（ｈ）の工程を有することを特徴とするＬＥＤ発光素子装置の製造方法。
   （ａ）金属薄板の一方の面に、エッチングにより溝状の間隙部を形成する間隙部形成工程。
   （ｂ）前記間隙部に絶縁樹脂を充填する絶縁樹脂充填工程。
   （ｃ）前記金属薄板のもう一方の面にエッチングにより凹部を形成すると同時に前記パッド部と前記リード部も形成する工程であって、前記凹部は、前記パッド部の一部分で後にＬＥＤ発光素子が配置される配置予定領域以外の、前記間隙部とその周囲を含む領域に形成されることを特徴とする凹部形成工程。
   （ｄ）前記凹部形成工程においてエッチングされなかった前記配置予定領域の先端部分を、エッチングにより除去して、ＬＥＤ発光素子を搭載する搭載領域を形成する搭載領域形成工程。
   （ｅ）少なくとも前記凹部の内部にめっきを施すめっき工程。
   （ｆ）前記搭載領域に少なくとも１つのＬＥＤ発光素子を搭載し固定する搭載工程。
   （ｇ）前記搭載領域に搭載されたＬＥＤ発光素子の所定端子を前記パッド部に電気的に接続し、さらに別の所定端子と前記リード部をワイヤーボンディングにより電気的に接続する接続工程。
   （ｈ）前記凹部の内部に、封止樹脂を充填し硬化させる封止樹脂充填工程。

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